Tecnologia di denitrificazione aerobica

Il meccanismo della denitrificazione è il seguente: la teoria iniziale presuppone che la capacità dell'ossigeno disciolto di acquisire elettroni- impedisca il trasferimento di elettroni al nitrato o al nitrito, inibendo così la denitrificazione. Tuttavia, studi recenti hanno dimostrato che i sistemi enzimatici denitrificanti batterici e i sistemi di respirazione aerobica coesistono. Mentre l'azoto nitrato viene ridotto, viene ridotto anche l'ossigeno disciolto; l'ossigeno non è un fattore diretto che inibisce l'attività o la produzione degli enzimi denitrificanti. Una mancanza di azoto nitrato o di ossigeno disciolto riduce la crescita batterica e i tassi di denitrificazione.

Negli anni '80, Robertson et al. hanno riportato l'esistenza di batteri denitrificanti aerobici e sistemi enzimatici denitrificanti aerobici e hanno confermato l'esistenza di *Thiosphaera pantotropha* (ora ribattezzata *Paracoccus denitrificazioni*). Durante la crescita, il tasso di crescita è maggiore quando O2 e NO3 coesistono rispetto a quando sono presenti da soli. Un crescente numero di ricerche ha dimostrato l’esistenza della denitrificazione aerobica nei batteri e ha identificato alcuni batteri che mostrano elevati tassi di denitrificazione in condizioni aerobiche.

① Vie respiratorie dei batteri aerobici denitrificanti

Nell’ipotetica via respiratoria dei batteri denitrificanti aerobici, sia l’azoto nitrato che l’ossigeno possono agire come accettori finali di elettroni. Gli elettroni possono essere trasferiti dal substrato di materia organica ridotta all'ossigeno, e anche all'azoto nitrato, all'azoto nitrito e al protossido di azoto, riducendoli di conseguenza.

② Processo di denitrificazione ed enzimi catalitici

Il processo di denitrificazione dei batteri denitrificanti aerobici prevede quattro fasi di riduzione: catalizzate rispettivamente dalla nitrato reduttasi, dalla nitrito reduttasi, dall'ossido nitrico reduttasi e dall'ossido nitroso reduttasi.

Nitrato reduttasi: riduce il nitrato in nitrito;

Nitrito reduttasi: i batteri denitrificanti aerobici hanno principalmente due tipi di nitrito reduttasi: uno è il citocromo (Cd) e l'altro è un enzima solubile contenente rame-. Riduce il nitrito ad ossido nitrico (NO);

Reduttasi dell'ossido nitrico: riduce l'ossido nitrico a protossido di azoto;

Reduttasi dell'ossido nitrico: la reduttasi dell'ossido nitroso dei batteri denitrificanti aerobici è una proteina contenente rame-situata nel periplasma. In condizioni contenenti ossigeno-, nelle cellule denitrificanti del Paracoccus è attiva l'ossido nitroso reduttasi, in grado di ridurre simultaneamente sia i gas NO che NO2 in N2.

③ Tipi e fonti di batteri denitrificanti aerobici

I batteri denitrificanti aerobici si trovano principalmente in generi come *Pseudomonas*, *Alcaligenes*, *Paracoccus* e *Bacillus*. Sono un tipo di batteri denitrificanti eterotrofi che sono aerobici o aerobici facoltativi e utilizzano il carbonio organico come fonte di energia.

① Principi che riflettono le differenze di prodotto

Generalmente, il prodotto principale della denitrificazione aerobica è N₂O, mentre la denitrificazione anaerobica produce principalmente N₂ e piccole quantità di N₂O e NO. Ciò riflette le potenziali differenze nell’attività dei sistemi enzimatici denitrificanti e nelle vie di trasporto degli elettroni in condizioni aerobiche e anaerobiche, portando a diversi prodotti finali.

② Principi di nitrificazione e denitrificazione simultanea

I batteri denitrificanti aerobici possono effettuare la denitrificazione in condizioni aerobiche, consentendo che avvenga contemporaneamente alla nitrificazione. Ciò rompe la nozione tradizionale secondo cui la nitrificazione richiede processi aerobici e la denitrificazione richiede processi anaerobici. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che i batteri denitrificanti aerobici possiedono sistemi enzimatici e percorsi metabolici unici, che consentono loro di svolgere efficacemente reazioni di denitrificazione in ambienti aerobici.

③ Conversione diretta del principio dell'azoto ammoniacale

I batteri denitrificanti aerobici possono convertire direttamente l'azoto ammoniacale in prodotti gassosi in condizioni aerobiche. Ciò indica che possiedono un meccanismo metabolico unico in grado di completare una serie di conversioni dell'azoto ammoniacale in ambienti aerobici, evitando il complesso processo di subire prima la nitrificazione e poi la denitrificazione.

④ Principio dell'accettore di elettroni e del consumo di ossigeno

Nel processo di denitrificazione dei batteri denitrificanti aerobici, sia l'azoto nitrato che l'ossigeno possono agire come accettori finali di elettroni. Durante la rimozione dell'azoto nitrato, viene consumato anche l'ossigeno. Ciò dimostra che la loro catena di trasporto degli elettroni respiratori può trasferire in modo flessibile gli elettroni a diversi accettori in base alla presenza di azoto nitrato e ossigeno nell'ambiente, ottenendo la rimozione dell'azoto e il consumo di ossigeno.

Le basi teoriche della denitrificazione aerobica sono relativamente chiare, ma finora non sono state osservate applicazioni pratiche di ingegneria e manca la relativa ricerca sperimentale. Se trovi prodotti interessanti, puoi provarli, ma paghi solo se sono efficaci. Non fatevi ingannare da alcune aziende ambientaliste.

Se la tecnologia di denitrificazione aerobica potesse essere implementata con successo nei progetti di trattamento delle acque, ciò rappresenterebbe un enorme impulso alla tecnologia di trattamento biologico nel settore della protezione ambientale, rendendo superfluo il ricircolo del liquido di nitrificazione.